變速電梯控制系統(tǒng)論文

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1、八 、，刖言電梯是一種垂直起重運輸設(shè)備，又是比較復(fù)雜的機電一體化的大型工業(yè)產(chǎn)品，它既有 完善的機械專用構(gòu)造，又有復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，全國各地高層建 筑不斷涌現(xiàn)，作為建筑中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用。作為建筑物內(nèi)的主要運輸工 具，全社會使用電梯的數(shù)量正在迅速增加。據(jù)估計，截至2002年，全球在用電梯約635萬臺，其中垂直電梯約610萬臺，自動扶梯和自動人行道約25萬臺。電梯已成為人類現(xiàn) 代生活中廣泛使用的人員運輸工具。人們對電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求推動 了電梯技術(shù)的進步。電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方

2、面更是 步步出新一一手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機對話等，多臺電梯還 出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢， 變速式自動人行道扶梯大大節(jié)省了行人的時間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形 觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。展望未來電梯發(fā)展的方向，將朝著電梯群 控系統(tǒng)將更加智能化、超高速電梯速度越來越高、藍牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用、綠色電梯 將普及等方面發(fā)展。本系統(tǒng)是對單片機控制電梯進行研究的，設(shè)計的是九層電梯的單片機控制。在電梯停 靠的每一層都有呼叫按鈕，需要電梯的乘客只需按一下呼叫按鈕，然后等待電梯，進入電 梯后電梯有九的樓層

3、顯示按鈕，乘客要到哪一層只需按下其按鈕，轎箱內(nèi)有一個由發(fā)光二 極管組成的顯示屏，它用來顯示轎箱的樓層，在每一層廳站的門外有一個由發(fā)光二極管組 成的顯示屏，它用來顯示轎箱此刻的上下行。多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計21概述1.1電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯是機電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機械部分相當(dāng)于人的軀體，電器部分相當(dāng)于人的神 經(jīng)。機與電的高度合一，使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜和產(chǎn)品。對于電梯的結(jié)構(gòu)而言，傳 統(tǒng)的方法是分為機械部分和電氣部分，但以功能系統(tǒng)來描述，則更能反映電梯的特點。下 面簡單介紹電梯機械部分的結(jié)構(gòu)，而我們的主要目的是怎樣來控制它。1）曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)

4、主要由曳引鋼絲繩， 導(dǎo)向輪，反繩輪組成。電梯曳引系統(tǒng)的作用是輸出動力并且傳遞動力，從而使電梯完成向 上或向下的運動。電梯曳引系統(tǒng)的主要組。成部分有：曳引輪、曳引繩、導(dǎo)向輪等。曳引機是電梯的主要拖動機械，它驅(qū)動電梯的轎箱和對重裝置作上、下運動。其組成 部分主要有：曳引電動機、制動器、減速箱、曳引輪和底座。根據(jù)需要，有的曳引機還裝有 冷卻風(fēng)機、速度反饋裝置（光碼盤）、慣性輪等。根據(jù)電動機與曳引輪之間是否有減速箱， 可分為有齒曳引機和無齒曳引機。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。 曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。曳引機具有以下主要性能：a具有能重復(fù)短時工作、頻繁起、制動及

5、正、反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)的特性。b具有能適應(yīng)一定的電源電壓波動，有足夠的起動力矩，能滿足轎箱滿負荷起動，加 速迅速的特性。c具有起動電流小的特性。d具有發(fā)電制動的特性，能由電動機本身的性質(zhì)來控制電梯在滿載下行或空載上行時 的速度。e具有較硬的機械特勝，不會因電梯運行時負荷的變化造成電梯運行速度的變化。f有良好的調(diào)速性能。g運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、噪聲小及維護簡單。曳引輪是嵌掛曳引鋼絲繩的輪子，也稱曳引繩輪或驅(qū)繩輪，繩的兩端分別與轎箱和對 重裝置聯(lián)接。對于有齒輪曳引機，它安裝在減速器中的渦輪軸上，而對于無齒輪曳引機， 則裝在制動器的旁側(cè)，與電動機軸、制動器軸在同一軸線上。當(dāng)曳引輪轉(zhuǎn)動時，通過曳引 繩和曳引輪之間

6、的摩擦力（也叫曳引力），驅(qū)動轎箱和對重裝置上下運動。它是電梯賴以運行的主要部件之一。2）導(dǎo)向系統(tǒng)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）3導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎箱和對重的活動自由度，使轎箱和對重只能沿著導(dǎo)軌作 升降運動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。3）轎箱轎箱轎箱轎箱是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎箱由轎箱架和轎箱體 組成。4）門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎箱入口。門系統(tǒng)由轎箱門，層門，開門機，門 鎖裝置組成。自動開門機裝在轎箱轎頂靠近轎門處，由電動機通過減速裝置（齒輪傳動或蝸輪傳動或 帶齒膠帶傳動）帶動曲柄搖桿機構(gòu)去開、關(guān)轎門，再由轎門帶動層門開關(guān)。早期的自動

7、開門機常用直流電機， 在勵磁作用下， 通過對電樞進行串并聯(lián)電阻調(diào)整門 電機轉(zhuǎn)動速度，從而調(diào)整電梯開關(guān)門速度。其中的幾個行程開關(guān)分布在轎頂門上或曲柄輪 的半圓周上，由隨門機移動的固定檔塊分別按順序觸及開關(guān)門行程使行程開關(guān)動作。開門時，開門速度由啟動時的快速逐漸減慢直到開門過程完成。關(guān)門時，關(guān)門動作由 快逐步到慢完成關(guān)門動作。除了直流電機外， 近年來， 國內(nèi)外電梯生產(chǎn)廠家已經(jīng)在門電機上廣泛應(yīng)用交流調(diào)壓調(diào) 頻調(diào)速（VVVF）技術(shù)，實現(xiàn)開、關(guān)門過程的無級調(diào)速，使開關(guān)門動作更加柔和、平穩(wěn)、準確 和無噪聲。5）重量平衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎箱重量，在電梯工作中能使轎箱與對重間的重量差保持 在限額之

8、內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。6）電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機， 供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成。7）電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱 裝置，位置顯示裝置，控制屏（柜），平層裝置，選層器，控制柜等組成11。電梯控制柜一般安裝在機房曳引機旁，是電梯的電氣裝置和信號控制、處理中心。早 期的電梯控制柜中有接觸器、電容、電阻器、信號繼電器、供電變壓器及整流器等。隨著 電腦、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電梯控制柜變得越來越小，功能越來越強。目前，國產(chǎn)電梯 控

9、制柜大多由PLC和變頻器組成，有些由電腦和變頻器組成，進口電梯多由全電腦板控制。 它們的控制方法各不相同，但是最終目的都是一樣，就多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計4是達到對交流電動機進行控制。VVVF控制的電梯就是實現(xiàn)對交流電動機進行調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速控制9。控制柜的電源由機房的總電源開關(guān)引入，電梯控制信號由電線管或線槽引出，進入井 道，再由扁型或圓型隨行電纜傳輸。由控制柜接觸器引出的驅(qū)動電力線，用電線管送至曳 引機的電動機接線端子。另外，信號交換控制線分別接到井道中各層接線盒中，構(gòu)成電梯 控制系統(tǒng)線路。當(dāng)電梯在執(zhí)行任務(wù)時，按任一站層門召喚按鈕，其控制柜中相應(yīng)的執(zhí)行軟件就對該層外呼按鈕信號進行自保，并使召喚

10、燈亮。當(dāng)電梯到站時該信號復(fù)位（信號燈熄滅）。當(dāng)層樓較多，例如超過20層，早期的純繼電器控制的信號屏由于體積太大，控制變得復(fù)雜，可 靠性也隨之降低。而PLC和電腦控制的電梯控制柜就只需改變軟件， 幾乎不增加任何硬件。8）安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 由限速器，安全鉗，緩沖器, 端站保護裝置組成。制動器是電梯的一個重要安全裝置，對主動轉(zhuǎn)軸起制動作用。除了安全鉗以外，只有 它能使工作中的電梯轎箱停止運行，另外它還對轎箱與廳門地坎平層時的準確度起著重要 作用。對于有齒輪曳引機，制動器安裝在電動機的旁邊，即在電動機軸與渦輪軸相聯(lián)的制動 輪處;若是無齒輪曳引機，則安裝在電

11、動機與曳引輪之間。電梯制動器應(yīng)能產(chǎn)生足夠的制動 力矩，而且制動力矩大小應(yīng)與曳引機的轉(zhuǎn)向無關(guān)；制動時對曳引電動機的軸和減速箱的渦桿 軸不應(yīng)產(chǎn)生任何附加載荷；當(dāng)制動器松閘或合閘時，既要保證速度快，又要求平穩(wěn)，而且能 滿足頻繁起、制動的工作要求；制動器的零件應(yīng)有足夠的剛性和強度；制動器應(yīng)具有較高的 耐磨性和耐熱性;結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易于調(diào)整；應(yīng)有人工松閘裝置；噪聲小。當(dāng)電梯動力電源失電或控制電路電源失電時，制動器能自動進行制動。當(dāng)轎箱載有125%額定載荷并以額定速度運行時，制動器應(yīng)能使曳引機停止運轉(zhuǎn)。電梯正常運行時，制動器應(yīng)在持續(xù)通電情況下保持松開裝態(tài)，斷開制動器的釋放電路 后，電梯應(yīng)無附加延遲地被有

12、效制動。切斷制動器的電流，至少應(yīng)用兩個獨立的電氣裝置 來實現(xiàn)。電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變 時，應(yīng)防止電梯再運行。裝有手動盤車手輪的電梯曳引機，應(yīng)能用手松開制動器并需要一 持續(xù)力去保持其松開狀態(tài)。制動器的工作原理是：當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時，曳引電動機、電 磁制動器的線圈中無電流通過，這時因制動電磁鐵的鐵心之間沒有吸引力，制動瓦塊在制 動彈簧的壓力作用下，將制動輪抱緊，保證了電梯處于不工作的靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)曳引電動機通 電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動電磁鐵中的線圈也同時通上電流，電磁鐵心迅速磁化吸合的同時，帶 動遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）5制動臂克服制動彈簧的作用力

13、，使制動瓦塊張開，與制動輪完全脫離，從而使電梯在無 制動力的情況下得以運行；當(dāng)電梯轎箱達所需層站停車時，曳引電動機失電，制動電磁鐵中 的線圈也同時失電，電磁鐵心中的磁力迅速消失，鐵心在制動彈簧的作用下通過制動臂復(fù) 位，使制動瓦塊再次將制動輪抱住，則電梯停止。1.2 電梯的三個工作狀態(tài)1.2.1電梯的自檢狀態(tài)電梯自檢過程的目標為：為先按下啟動按鈕，再按下恢復(fù)正常工作按鈕，電梯首先電 梯門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后電梯自動向上運行，經(jīng)過兩個平層點后停止。122 電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個呼叫響應(yīng)的步驟如下：電梯在檢測到門廳或轎箱的呼叫信號后將此樓層信號與轎箱所在樓層信號比較，通過 選向模塊進行運行選向

14、。1） 電梯通過拖動調(diào)速模塊驅(qū)動直流電機拖動轎箱運動。轎箱運動速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn) 變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運行至減速點。2） 當(dāng)電梯檢測到目標層樓層檢測點產(chǎn)生的減速點信號時，電梯進入減速狀態(tài)，由中 速變?yōu)榈退?，并以低速運行至平層點停止。3）平層后，經(jīng)過一定延時后開門，直至碰到開關(guān)到位行程開關(guān)；再經(jīng)過一定延時后 關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實時顯示轎箱所在樓層。1.2.3 電梯強制工作狀態(tài)當(dāng)電梯的初始位置需要調(diào)整或電梯需要檢修時，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時 不響應(yīng)正常的呼叫，并能移動到導(dǎo)軌上、下行極限點間的任意位置。控制臺上的消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來

15、的運行，然后按下強迫上行（下行）按鈕，電梯上行（下 行）；一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當(dāng)處理完畢時可用恢復(fù)正常工作按鈕來使電梯跳出強制工作狀態(tài)。1.3 電梯的安全運行電梯的安全性除了在結(jié)構(gòu)的合理性、可靠性，電氣控制和拖動的可靠性方面充分考慮 外，還針對各種可能發(fā)生的危險，設(shè)置專門的安全裝置。1）防超越行程的保護多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計6為防止電梯由于控制方面的故障，轎箱超越頂層或底層端站繼續(xù)運行，必須設(shè)置保護 裝置以防止發(fā)生嚴重的后果和結(jié)構(gòu)損壞。防止越程的保護裝置一般是由設(shè)在井道內(nèi)上下端站附近的強迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和 極限開關(guān)組成。防止越程的保護裝置只能防止在運行中控制故障造成的越程，若是

16、由于曳 引繩打滑、制動器失效或制動力不足造成轎箱越程，該保護裝置無能為力。2） 防電梯超速和斷繩的保護電梯由于控制失靈、曳引力不足、制動器失靈或制動力不足以及超載拖動繩斷裂等原 因都會造成轎箱超速和墜落，因此，必須有可靠的保護措施。防超速和斷繩的保護裝置是 安全鉗-限速器系統(tǒng)。安全鉗是一種使轎箱（或?qū)χ兀┩Ｖ瓜蛳逻\動的機械裝置，凡是由 鋼絲繩或鏈條懸掛的電梯轎箱均應(yīng)設(shè)置安全鉗。當(dāng)?shù)卓酉掠腥四苓M入的空間時，對重也可 設(shè)安全鉗。安全鉗一般都安裝在轎架的底梁上，成對地同時作用在導(dǎo)軌上。限速器是限制電梯運行速度的裝置，一般安裝在機房。當(dāng)轎箱上行或下行超速時， 通過電氣觸電使電梯停止運行，當(dāng)下行超速電氣

17、觸點動作仍不能使電梯停止，速度達到一 定值后，限速器機械動作，拉動安全鉗夾住導(dǎo)軌將轎箱制停；當(dāng)斷繩造成轎箱（或?qū)χ兀?墜落時，也由限速器的機械動作拉動安全鉗，使轎箱制停在導(dǎo)軌上。安全鉗和限速器動作 后，必須將轎箱（或?qū)χ兀┨崞?，并?jīng)專業(yè)人員調(diào)整后方可恢復(fù)使用。3）防人員剪切和墜落的保護在電梯事故中人員被運動的轎箱剪切或墜入井道的事故所占的比例較大，而且這些事 故后果都十分嚴重，所以防止人員剪切和墜落的保護十分重要。防人員墜落和剪切的保護 主要由門、門鎖和門的電氣安全觸點聯(lián)合承擔(dān)。4）緩沖裝置電梯由于控制失靈、曳引力不足或制動失靈等發(fā)生轎箱或?qū)χ囟椎讜r，緩沖器將吸收 轎箱或?qū)χ氐膭幽?，提供最后?/p>

18、保護，以保證人員和電梯結(jié)構(gòu)的安全。5）報警和救援裝置電梯發(fā)生人員被困在轎箱內(nèi)時，通過報警或通信裝置應(yīng)能將情況及時通知管理人員并 通過救援裝置將人員安全救出轎箱。a報警裝置 電梯必須安裝應(yīng)急照明和報警裝置，并由應(yīng)急電源供電。b救援裝置電梯困人的救援以往主要采用自救的方法，即轎箱內(nèi)的操縱人員從上部 安全窗爬上轎頂遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）7將層門打開。隨著電梯的發(fā)展，無人員操縱的電梯廣泛使用，再采用自救 的方法不但十分危險而且?guī)缀醪豢赡?。因此現(xiàn)在電梯從設(shè)計上就確定了救援必須從外部進 行。救援裝置包括曳引機的手動操作裝置和層門人工開鎖裝置。6）停止開關(guān)和檢修運行裝置停止開關(guān)一般稱急停開關(guān)，按要

19、求在轎頂、底坑和滑輪間必須裝設(shè)停止開關(guān)。檢修運 行是便于檢修和維護而設(shè)置的運行狀態(tài)，由安裝轎頂或其它地方的檢修運行裝置進行控 制。7）消防功能發(fā)生火災(zāi)時井道往往是煙氣和火焰蔓延的通道， 而且一般層門在70C以上時也不能正 常工作。為了乘客的安全，在火災(zāi)發(fā)生時必須使所有電梯停止應(yīng)答召喚信號，直接返回撤 離層站，即具有火災(zāi)自動返基站功能。消防員在用電梯或有消防員操作功能的電梯（一般 稱消防電梯），除具備火災(zāi)自動返基站功能外，還要供消防員滅火和搶救人員使用。消防 電梯的布置應(yīng)能在火災(zāi)時避免暴露于高溫的火焰下，還能避免消防水流入井道。一般電梯 層站宜與樓梯平臺相鄰并包含樓梯平臺，層站外有防火門將層站隔

20、離，層站內(nèi)還有防火門 將樓梯平臺隔離，這樣在電梯不能使用時，消防員還可利用樓梯通道返回。8）電氣安全保護對電梯的電氣裝置和線路必須采取安全保護措施，以防止發(fā)生人員觸電和設(shè)備損毀事 故。a直接觸電保護 絕緣是防止發(fā)生直接觸電和電氣短路的基本措施。b間接觸電的防護 間接觸電是指人接觸正常時不帶電而故障時帶電的電氣設(shè)備外露 可導(dǎo)電部分，如金屬外殼、金屬線管、線槽等發(fā)生的觸電。在電源中性點直接接地的供電 系統(tǒng)中，防止間接觸電最常用的防護措施是將故障時可能帶電的電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分 與供電變壓器的中性點進行電氣連接。c電氣故障防護 按規(guī)定交流電梯應(yīng)有電源相序保護，直接與電源相連的電動機和照 明電路應(yīng)有

21、短路保護，與電源直接相連的電動機還應(yīng)有過載保護。d電氣安全裝置電氣安全裝置包括：直接切斷驅(qū)動主機電源接觸器或中間繼電器的 安全觸點；不直接切斷上述接觸器或中間繼電器的安全觸點和不滿足安全觸電要求的觸 點。但當(dāng)電梯電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，如無電壓或低電壓；導(dǎo)線中斷；絕緣損壞；元件短路或 斷路；繼電器和接觸器不釋放或不吸和；觸頭不斷開或不閉合；斷相錯相等時，電氣安全 裝置應(yīng)能防止出現(xiàn)電梯危險狀態(tài)。1.4 電梯的開關(guān)設(shè)置1）下行機械緩速開關(guān)當(dāng)電梯運行到將近底層時，轎箱擋塊撞開下行機械緩速開關(guān)，使快速準備接觸器斷電 釋放，強行換多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計8速。2）上行機械緩速開關(guān)當(dāng)電梯運行到將近頂層時，轎箱擋

22、塊撞開上行機械緩速開關(guān)，使快速準備接觸器斷電 釋放，強行換速。3）下行限位開關(guān)故障時，轎箱運行到底層仍不停車，將撞開下行限位開關(guān)，使下行方向接觸器斷電， 強行停車。4）上行限位開關(guān)故障時，轎箱運行到頂層仍不停車，將撞開上行限位開關(guān)，使上行方向接觸器斷電， 強行停車。5） 極限開關(guān)如果上行限位開關(guān)和下行限位開關(guān)都不起作用，轎箱運行超出一定的行程后，通過鋼 絲繩和碰塊的作用，將極限開關(guān)拉開，切斷總電源，以免發(fā)生更大的事故。6）安全鉗開關(guān)當(dāng)電梯超速時，電梯屬于故障運行，對人身安全威脅很大，此時限速器動作，觸頭斷 開，通過緊急停機繼電器進行保護。7）限速器張緊開關(guān)當(dāng)限速器鋼絲繩拉長變形，張緊開關(guān)動作，

23、觸頭動作，通緊急停機繼電器進行保護。8）選層器鋼帶張緊開關(guān)當(dāng)選層器鋼帶出現(xiàn)故障時，張緊開關(guān)動作，觸頭斷開，通過緊急停機繼電器進行保護。9）廳門觸板開關(guān)關(guān)門過程中如果有人或物壓下了廳門觸板開關(guān)，廳門由關(guān)門狀態(tài)轉(zhuǎn)為開門狀態(tài)，這是靠串聯(lián)在電梯運行過程控制區(qū)啟動關(guān)門繼電器線圈回路中的觸板觸頭，以及自動門控制區(qū) 內(nèi)的觸板觸頭實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。10）轎箱安全開關(guān)當(dāng)打開安全窗時，安全窗開關(guān)動作，觸頭斷開，通過緊急停機繼電器進行保護。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）911）轎箱檢修急停開關(guān)在轎箱檢修時，如果發(fā)生緊急情況，可以按下轎箱檢修急停開關(guān)，通過緊急停機繼電 器進行保護。12）轎內(nèi)急停按鈕電梯在運行中按下急停按

24、鈕時，通過緊急停機繼電器進行動作。13）底坑檢修急停開關(guān)在底坑檢修時，如果遇到緊急情況，斷開底坑檢修急停開關(guān)，通過緊急停機繼電器進 行保護。14）各廳門門鎖開關(guān)它們互相串聯(lián)在一起，只要有一個不正常，電路便不能工作。15）熱繼電器曳引機的過載保護熱元件，曳引電動機過載時，熱繼電器動作，其動段觸頭打開，通 過緊急停機繼電器進行保護。1.5 電梯的主要性能指標1）安全可靠。2）能自動平層，且平層準確。3）噪聲小，起、制動平穩(wěn)，乘坐舒適。4）有完善的閉鎖和保護系統(tǒng)。5）自動化程度高，便于操作。6）控制線路簡單，維修方便，經(jīng)濟實用。該設(shè)計的要求為采用8位（或16位）單片機設(shè)計一個9層的電梯系統(tǒng)，I/O口

25、根據(jù)電 梯特性自選，顯示電梯的樓層和上下，采用變頻器調(diào)速。2電梯控制系統(tǒng)的組成2.1 電梯控制方案擬定電梯的控制方案主要有三種：基點啟控制、可編程控制器控制、微機控制。下面分別 加以討論。1） 過去電梯的電器控制大多采用繼電器邏輯線路，這種硬布線的邏輯控制方式具有 原理簡單、直觀的特點，但是通用性差，對不同的樓層和不同的控制方式其原理圖、接線 圖等必須重新繪制，且邏輯多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計10系統(tǒng)由許多個觸電組成，接線復(fù)雜，故障率高。因此，目前已 經(jīng)逐漸被淘汰。2） 由于現(xiàn)代化辦公大樓的出現(xiàn)，需要兌電梯實現(xiàn)群控及智能化管理，所以用微機對 電梯實行控制成了未來電梯的發(fā)展趨勢。由微機實現(xiàn)繼電器的

26、邏輯功能，比繼電器控制有 較大的靈活性，不同的控制方式可用相同的硬件，只是軟件各不相同。只要把按鈕、限位 開關(guān)、光電開關(guān)、無觸電行程開關(guān)等電器元件作為輸入信號，把制動器、接觸器等功率輸 出元件接到輸出端，就算完成了接線任務(wù)。一般，功能、層數(shù)變化，無需增減繼電器和大 量的線路。但是，微機控制的電梯需要解決運行可靠性，排除干擾等方面的問題。干擾是 影響整個系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行的主要原因，例如電源的波動，電動機的啟動，晶閘 管的導(dǎo)通與截止，接觸器的工作等等。3） 目前，在電梯上使用較廣的是可編程序控制，簡稱PLC，而采用單片機的話在接 口性能和計算速度等方面均有資源不足的問題，仍然不能適應(yīng)較復(fù)雜

27、的控制算法和故障診斷等要求，但利用單片機控制電梯有成本低，通用性強，靈活性大及易于實現(xiàn)復(fù)雜控制等 優(yōu)點。本次畢業(yè)設(shè)計采用單片機89C52為核心控制元件，設(shè)計了一個九層電梯系統(tǒng)，采用變 頻器進行控制轉(zhuǎn)速，采用行程開關(guān)控制其開關(guān)門。2.2AT89C52 的介紹AT89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP（In-systemprogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高 密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集 成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲

28、單元，功能強大的微型計算機的AT89C52可為 許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89C52具有如下特點：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機 存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,32個外部雙向輸入/輸出（I/O） 口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌 套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片 內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89C52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為OHz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模 式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式 凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其

29、它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該 芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性：兼容MCS-51指令系統(tǒng)；8k可反復(fù)擦寫（1000次）ISP Flash ROM；32個雙向I/O口；4.5-5.5V工作電壓；3個16位可編程定時/計數(shù)器；時鐘頻率0-33MHZ;全 雙工UART串行中斷口線；256x8bit內(nèi)部RAM；2個外部中斷源；低功耗空閑和省電模式； 中斷喚醒省電模式；3級加密位；看門狗（WDT）電路；軟件設(shè)置空閑和省電功能；靈活 的ISP字節(jié)和分頁編程；雙數(shù)據(jù)寄存遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）11器指針。T2/P1.0 C15 Vcc

30、T2EX/P1.1 C239 h PO.3汕h PO. 1/AD1PL 3 :37 P PO. 2/AD2Pl. 4 C36 p PO. 3/AD3M. 5 E35PLG C34 PO. 5/AD5PL T C33 El P0.6/AD6RST C32 F0. 7/AD7RXC/P3, Q匚1031 0 EA/VPPTKD/P3, 1 C1130 D ALE/PROfiNT0/P3, 2 C1223 PESNIHT1/P3. 3 C1328 P2. 7/A15T0/P3.4 C1427 5 P2.6/A14TVP3. 5 E1526 p P2. 5/A131625 6 P2.4/A12EE/P

31、3, T C1724 6 F2.XTAL2匚1823 S P2. 2/A1GXTAL1匸1922p P2. 1如PDIPtKD匚汕21 F2一O/AS圖 2-1 AT89C52 引腳圖Fig.2-1 Pin map of AT89C522.2.1 引腳功能P0: P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。P1：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/O口，P1的輸出緩沖可驅(qū)動（吸收或輸 出電流）4個TTL邏輯電路。P2口：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/O口，P2的輸出緩沖可驅(qū)動（吸收或 輸出電流）4個TTL邏輯電路。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOV

32、X RI指 令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計12P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電陽的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖可驅(qū)動（吸收或 輸出電流）4個TTL邏輯電路，對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電陽拉高并叫一作為 輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 。Fig.2-2 Block diagram of AT89C522.2.2 單片機電源的設(shè)計穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，變壓器把市電交流電壓變?yōu)?所需要的低壓交流電。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流 電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標

33、可以分為兩大類：一類是特性指標，如輸出電壓、輸出電濾及電 壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標，反映一個穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸 出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。對穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個萬面的要求：遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）131）穩(wěn)定性好當(dāng)輸入電壓UsR（整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定范圍內(nèi)變動時，輸出電壓Use的變化應(yīng)該很小一般要求世約 由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度， 稱為穩(wěn)定度指標，常用穩(wěn)壓系數(shù)S來表示：S的大小，反映一個穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。 在同樣的輸入電壓變化條件下，S越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高。通常S約為 10,10*。S

34、CUse匚UscUSRUsRHR冗USR2）輸出電阻小負載變化時（從空載到滿載），輸出電壓Use，應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的 性能可用輸出電阻表征。輸出電阻（又叫等效內(nèi)阻）用rn表示，它等于輸出電壓變化量和負載電流變化量之比fzrn反映負載變動時，輸出電壓維持恒定的能力，rn越小，則Ifz變化時輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0.01歐。3）電壓溫度系數(shù)小當(dāng)環(huán)境溫度變化時，會引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時， 有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來表示。4）輸出電壓紋波小所謂紋波電壓，是指輸出電壓

35、中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表 示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)(2-1)Use(2-2)多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計14圖 2-3 穩(wěn)壓電路Fig.2-3 Regulator circuit采用7805集成穩(wěn)壓器可以完成上述指標。單片機的電源一般要求為5V穩(wěn)定直流電， 一般的生活電壓為220V交流電，所以對單片機的電源需要將220V的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定5V電壓直流電。通過變壓器將220V的電壓轉(zhuǎn)化成7.5V電壓，此時的7.5V電壓依然是交 流電，利用橋式整流將7.5V交流電轉(zhuǎn)化成直流電，再通過兩個電容進行濾波。2.2.3 單片機復(fù)位

36、電路VCCPIRK* GND圖 2-4 單片機復(fù)位電路Fig.2-4 Reset circuit of SCM1）影響單片機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的因素可大體分為外因和內(nèi)因兩部分：a外因射頻干擾，它是以空間電磁場的形式傳遞在機器內(nèi)部的導(dǎo)體（引線或零件引腳）感生 出相應(yīng)的干擾，可通過電磁屏蔽和合理的布線/器件布局衰減該類干擾。電源線或電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，它是通過電源線或電源內(nèi)的部件耦合或直接傳導(dǎo)，可通過電源濾波、隔離等措施來衰減該類干擾。b內(nèi)因振蕩源的穩(wěn)定性，主要由起振時間頻率穩(wěn)定度和占空比穩(wěn)定度決定起振時間可由電路參數(shù)整定 穩(wěn)定度受振蕩器類型 溫度和電壓等參數(shù)影響復(fù)位電路的可靠性。2）復(fù)位電路的可靠性

37、設(shè)計復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。 解決不了電源毛刺（A點）和電源緩慢下降（電 池電壓不足）遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）15等問題而且調(diào)整RC常數(shù)改變延時會令驅(qū)動能力變差。 左邊的電路為高電平 復(fù)位有效，右邊為低電平為手動復(fù)位開關(guān)，可避免高頻諧波對電路的干擾。2.3 變頻器的介紹通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”1002.3.1 變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法

38、對變頻器分類：1）按變換頻率的方法分交一直一交變頻器交一交變頻器2）按主電路工作方式分電壓型變頻器電流型變頻器3）按變頻器調(diào)壓方法的不同分PAM變頻器PWM變頻器4）按工作原理分類U/f控制變頻器VC控制變頻器SF控制變頻器5）按照用途分類通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter逆（ 變器）o一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，

39、主要 是用在三相異步電動機調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電 源。一般變頻電源是變頻器價格的15 20倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter, 故該產(chǎn)品本身就被命名為 “inverter, ”卩：變頻器。變頻器也可 用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中，不僅有電機（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器 主要用于調(diào)節(jié)多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計16電源供電的頻率。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用

40、將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交一直一交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制 的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。為使變頻器工作在最佳狀態(tài)，需使變頻器對所驅(qū)動的電動機進行自學(xué)習(xí)，即將引制動 機輪與電動機脫離，使電動機處于空載狀態(tài)，然后啟動電動機，變頻器變可自動識別并儲 存電動機有關(guān)參數(shù)。使變頻器能對

41、該電動機進行最佳控制。2.3.2 變頻器的選擇確定變頻器的品牌和型號，以及確定變頻器的規(guī)格，就完成了變頻器的選擇。先對變 頻器進行分類，然后分別討論品牌和型號、規(guī)格。233 選擇變頻器品牌型號變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇 品牌時，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時的重要考慮方面。同 時，設(shè)備的平均壽命的長短是一個重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來選擇品牌，經(jīng)驗 和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時，則主要依據(jù)已經(jīng)確定的變頻調(diào)速 方案、負載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來決定。2.3.4 選擇變頻器規(guī)格變頻器產(chǎn)品說明書

42、都提高標稱功率數(shù)據(jù)，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流 參數(shù)。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常?？赡軙胁煌?。根據(jù)具體 工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式：1）按照標稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）172）按照電動機額定電流選擇；多用于恒轉(zhuǎn)矩負載的新設(shè)計項目。3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。4）按照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇綜上所述，根據(jù)實際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù) 情況下變頻器標稱功率與電動機匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認為放大一級功 率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費

43、?？偟膩碚f從生產(chǎn)成本來作合適的選擇 選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件：1）根據(jù)被控設(shè)備的負載特性選擇通用變頻器的類型。2）所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機的參數(shù)匹配。3）為降低電梯成本，首選通用變頻器。4）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。5）變頻器帶有防止失速功能。6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。Fig.2-5 Wiring diagram of in verter變頻器接線圖如上圖所示，變頻器的上下行駛信號及高低信號，又單片機的輸出觸點 進行控制。當(dāng)1閉合時，電梯上行，2閉合時電梯下行；5、6的通斷控制著電梯的運行速 度。另外，在變頻器內(nèi)部可通過參數(shù)設(shè)置，決定電梯的加減曲線、過流過載保護和電流、 速

44、度、頻率顯示功能。2.3.5VS-616G5 變頻器VS-616G5變頻器屬于電壓型變頻器，它包括了4種控制方式：標準V/F控制、點PGRUSTVW變頻器2VS-5616G56KM正轉(zhuǎn)（接反轉(zhuǎn)89C52）多段速指令 1多段速指令 2圖 2-5 變頻器接線圖多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計18反饋的V/F控制、無傳感器的磁通矢量控制和帶PG反饋的磁通矢量控制。VS-616G5只需 簡單的參數(shù)設(shè)置就可以用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其外部接線圖如圖2-6所示。漢速度一致信號圖 2-6 VS-616G5 變頻器Fig.2-6 VS-616G5 In verters1）主電路的鏈接a主電路電源端子R、S、T經(jīng)交流接觸器

45、和自動空氣斷路器與電源連接，無需考慮相 序。變頻器輸出電源必須到端子U、V、W上，如果接錯，會損壞變頻器。b變頻器的保護功能動作時，相應(yīng)的繼電器線圈吸合，其常閉觸電斷開變頻器電源側(cè) 主電路接觸器的線圈電路，從而切斷變頻器主電路的電源。c勿以主電路的通斷來進行變頻器的運行、停止操作，必須通過控制電路端1或端子2來操作。改善功率固數(shù)的直瞬電抗器（選用件）r短路環(huán)I低壓斷路器交疣接觸器L1VL2*=L3-正轉(zhuǎn)/停止反轉(zhuǎn)/停止外部故障故障貝位調(diào)遠指令1調(diào)連捋令2點動指令外部封鎖指步公共端制動電阻I*+2 BlVS-6I6G5 W-&接地電阻模擬僮監(jiān)視2橈擬St監(jiān)觀】骯21頻率設(shè)定電源+l5V20mA主

46、速指令 輸入加kC主速指令25OQ9|Q故嘩輸出 哄AC250VJN以下或DC30VJAT16多功能模擬量輸入20kO“33頻率設(shè)定電源 T 20mA27多功能輸出公共端R夠+】1242QITIA斗*II2kQJg順序公共端子屛蔽外皮 莎連接端子I 1I t20io9運行信號AC25OVJATDC30VJA以下遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）19d直流電抗器連接端子+1和+2是連接改善功率因數(shù)用電抗器的端子。這兩端子在出廠 時按有短路片，對于30KW以上變頻器需配置直流電抗器時，請卸掉短路片后再連接。e對于容量變頻器，內(nèi)設(shè)制動電阻在B1和B2端子上。對較大容量變頻器，需連接外 部制動電阻時，接

47、在端子B1和B2上。制動電阻配線長度5m一下，且用絞線。f從安全以及降低噪聲的需要出發(fā)，變頻器必須可靠接地。2）控制電路端子的功能說明如表2-1所示。表 2-1 端子功能說明Tab.2-1Terminal function種類端子符號端子名稱功能說明1正轉(zhuǎn)停止“閉正”轉(zhuǎn)；“開”停止2反轉(zhuǎn)停止“閉”反轉(zhuǎn)；“開”停止3外部故障“閉”故障；“開”正常數(shù)字輸入信號4故障復(fù)位“閉”時復(fù)位多功5主速/輔助切換（調(diào)速 1）“閉”輔助頻率指令能輸6調(diào)速指令 2“閉”多段速設(shè)定 2 有效入端7電動指令“閉”時電動運行8外部封鎖指令“閉”變頻器停止輸出11順序公共端子9運行信號運行時“閉”1025零速信號零速值以

48、下時“閉”多功數(shù)字輸入信號26速度一致信號在設(shè)定頻率-2Hz 內(nèi)“閉”能輸27多功能輸出公共端出端18故障時 18-20 間“閉合”19故障輸出故障時 19-20 間“斷開”2021頻率表輸出110V/100% 頻率模擬輸出信號22公共端23電流監(jiān)視5V/變頻器定電流變頻器可以利用單片機的輸出指令對變頻器的輸入端進行控制，實現(xiàn)三相異步電動機 的正反轉(zhuǎn)、以及多速控制，以此來實現(xiàn)電梯的多速控制。多段速功能的實現(xiàn)，可以根據(jù)需要利用變頻器的數(shù)字操作器對這些端口進行功能設(shè)定，用數(shù)字操作器對參數(shù)H10106進行設(shè)定，最多可以達到9段速運行，設(shè)定情況如表2-2所示。表 2-2 多段速參數(shù)的設(shè)定Tab.2-2

49、 Multi-speed parameters set /端子對照參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5H1-033多段速度指令 1多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計206H1-044多段速度指令 27H1-055多段速度指令 3端子接通/斷開的組合與被選擇頻率的對應(yīng)關(guān)系如表2-3所示。表中“1”表示通，“0”表示斷開。變頻器的5、6 7端子經(jīng)過通斷組合，可以控制8檔頻率，可以實現(xiàn)多段速度的控制。每檔相應(yīng)的頻率可以通過數(shù)字操作器經(jīng)行設(shè)定。表 2-3 多段頻率的選擇Tab.2-3 The choice of multi-freque ncy5-11 （段速 1）6-11 （段速 2）7-11 （段速 3）被選擇的頻率000頻率

50、指令 1 dl-01 主速度頻率數(shù)100頻率指令 2 dl-02 輔助度頻率數(shù)010頻率指令 3 dl-03110頻率指令 4 dl-04001頻率指令 5 dl-05101頻率指令 6 dl-06011頻率指令 7 dl-07111頻率指令 8 dl-082.4 傳感器壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要 是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之 內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之

51、后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所 謂的居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它 只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫 和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外 力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣 的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用

52、的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積 小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁 和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特 殊地位。壓電式傳感器也可以用來測遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）21量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可 以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖 擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。2.5 電梯的控制速度2.5.1 電梯運行速度的檢測對于電梯運行速度的檢測一般采用的是光電編碼器，光電編碼器是一種集光、機、電 為一體的數(shù)字化檢測裝

53、置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用可靠、易 于維護、性價比高等優(yōu)點。近10幾年來，發(fā)展為一種成熟的多規(guī)格、高性能的系列工業(yè) 化產(chǎn)品，在數(shù)控機床、機器人、雷達、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、 伺服系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。光電編碼器可以定義為：一種通過光電轉(zhuǎn)換， 將輸至軸上的機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角 度）的檢測。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask） 、光電轉(zhuǎn)換電路（包括 光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機械部件等組成。一般來說，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式、絕對式以及復(fù)合 式

54、三大類。按編碼器運動部件的運動方式來分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。由于直線 式運動可以借助機械連接轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)式運動，反之亦然。因此，只有在那些結(jié)構(gòu)形式和運 動方式都有利于使用直線式光電編碼器的場合才予使用。旋轉(zhuǎn)式光電編碼器容易做成全封 閉型式，易于實現(xiàn)小型化，傳感長度較長，具有較長的環(huán)境適用能力，因而在實際工業(yè)生 產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)使用的是增量式光電編碼器。增量式光電編碼器的特點是每產(chǎn)生一個輸出脈沖信號就對應(yīng)于一個增量位移，但是不 能通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號，其 作用是提供一種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它

55、是相 對于某個基準點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。一般來說，增量 式光電編碼器輸出A、B兩相互差 一學(xué)習(xí)電度角的脈沖信號（即所謂的兩組正交輸出信號），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時還有用作 參考零位的Z相標志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個標志信號。標志脈 沖通常用來指示機械位置或?qū)Ψe累量清零。增量式光電編碼器主要由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉(zhuǎn)換電路組成。碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期；檢測光 柵上刻有A、B兩組與碼盤相對應(yīng)的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測器件之間 的光線。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等

56、，并且兩組透光縫隙錯開1/4節(jié)距，使得光電檢多變速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計22測器件輸出的信號在相位上相差學(xué)習(xí)電度角。當(dāng)碼盤隨著被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到 光電檢測器件上，光電檢測器件就輸出兩組相位相差學(xué)習(xí)電度角的近似于正弦波的電信號， 電信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路的信號處理，可以得到被測軸的轉(zhuǎn)角或速度信息。增量式光電編碼器的優(yōu)點是：原理構(gòu)造簡單、易于實現(xiàn)；機械平均壽命長，可達到幾 萬小時以上；分辨率高；抗干擾能力較強，信號傳輸距離較長，可靠性較高。其缺點是它 無法直接讀出轉(zhuǎn)動軸的絕對位置信息。在大多數(shù)情況下，直接從編碼器的光電檢測器件獲取的信號電平較低，波形也不規(guī)

57、則，還不能適應(yīng)于控制、信號處理和遠距離傳輸?shù)囊?。所以，在編碼器內(nèi)還必須將此信號放 大、整形。經(jīng)過處理的輸出信號一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波輸出信號容易進 行數(shù)字處理，所以這種輸出信號在定位控制中得到廣泛的應(yīng)用。采用正弦波輸出信號時基 本消除了定位停止時的振蕩現(xiàn)象，并且容易通過電子內(nèi)插方法，以較低的成本得到較高的 分辨率。增量式光電編碼器的信號輸出形式有：集電極開路輸出(Open Collector)、電壓輸出(Voltage Output)、線驅(qū)動輸出(Line Driver)、互補型輸出(Complemental Output) 和推挽式輸出(Totem Pole)。推挽式輸出方式

58、由上下兩個NPN型的三極管組成，當(dāng)其中一個三極管導(dǎo)通時，另外 一個三極管則關(guān)斷。電流通過輸出側(cè)的兩個晶體管向兩個方向流入，并始終輸出電流。因 此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響。 主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機械、注油機、 自動化設(shè)備、切割機械、印刷機械、包裝機械和針織機械等13。2.5.2電梯的多變速電梯一般分為乘客電梯，載物電梯，消防電梯，觀光電梯等等。不同的電梯有不同的額定速度。此變速電梯為客用設(shè)計，所以既要考慮到電梯的多變速，還要考慮到到電梯的安全問題。電梯轎箱內(nèi)的載重決定了電梯的運行速度，因此，可以分為以下幾種情況考慮。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）231）轎箱空載：空載時，電梯

59、會停留在某一層，當(dāng)按下呼叫按鍵電梯則以加速度2m/s 的速度到達速呼叫層。2）轎箱滿載：一般電梯轎箱滿載的重量為800KG，當(dāng)滿載時如果再以空載時的速度運行就會有安全隱患，因此滿載時的加速度應(yīng)為舒適速度1.5m/s2。3）轎箱半載：半載時，為了提高電梯的工作效率，又考慮到安全問題，因此半載時的 加速度應(yīng)為1.75m/s2。為了使乘客在乘坐電梯時感到舒適一遍對電梯的速度由一定的要求。根據(jù)大量的試驗 和試驗表明人體可承受的加速度一般為amc 1.5m/s2。電梯的理想速度曲線可分為三角形，梯形和正弦波形。由于正弦波形曲線加速度的實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線加速度的 正反轉(zhuǎn)變較為迅速，而梯形的速度曲線

60、實現(xiàn)比較容易，而且人體也容易接受，所以電梯的 速度曲線一般選用梯形形狀。如圖2-5所示：圖 2-7 電梯理想運行曲線圖Fig. 2-7 The ideal curve of the lift operati on在拖動系統(tǒng)中，現(xiàn)在國內(nèi)多采用電梯專用變頻電機和與之相配套的專用變頻器。專用 變頻器是為了滿足電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計的變頻器控制電 梯變頻電機按圖所示理想速度曲線運行。電機何時啟動、換速電機轉(zhuǎn)向是由單片機根據(jù)電 梯呼梯、減速等信號做出決策，發(fā)出信號給變頻器。當(dāng)變頻器接收到單片機控制器發(fā)出的 呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后